數位邏輯 - ch11 - ch12

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Ch11 Interfacing with the Analog World

很明顯，我們這一章要來處理類比相關的東西

類比轉數位轉類比

上面那張圖，主要就是描述這個過程

Transducer：感應器，就是把物理性質變成電的東西例如有個彈簧片和電阻，去感應聲音

麥克風的原理

Actuator：執行器，就是一個接收到訊號之後會有聲音的東西，喇叭之類的

Digital to Analog(DAC)

因為我們是用數位的方式儲存，所以不管怎麼樣，我們只能 output 一個離散的訊號，我們稱為 “pseudo-analog”

核心理念：用階梯式的方式去逼近

Resolution (Step Size)：就是每一個 step 的大小

Accuracy：就利用 Resolution 去計算

Offset Error：就是輸出的電壓不如理想，可能大家都偏 2 之類的

Settling Time：輸出最低然後瞬間跑到最高的時間

一個例子：用DAC 控制馬達轉速(可能用 pwm)

Bipolar DACs 就是可以 output 負電壓的 DAC

Circuit (二進位制的)

非常好想像，就是把每個訊號經過不同的電阻，然後使用二進位的算法

R/2R Ladder

想要改良的想法很簡單，假如我們想要輸出的用精細，那我們就要用的方式去調增我們的電阻，全世界都知道指數飆漲速度飛快

詳細電路以及小小原理

反正可以理解一下，當是通的時候它會走以下的路徑

所以會通過2R

常見的應用

Control：控制我們想控制的類比輸出，例如電子音樂

Automatic Testing：自動去測試一些類比元件

Signal Reconstruction：把訊號重組

A/D Conversion：快提到了

Analog to Digital Conversion (ADC)

核心概念很簡單，當我今天記錄到的東西，模擬出來的東西跟 input 很像的時候，那就成功了

以上的電路，左上角那個是比較器，可以 output 兩個 input 的差

Digital-Ramp ADC

Register裡面的東西一個一個慢慢加進去

Successive-Approximation ADC

有別於一個一個慢慢加，它直接去 check 最高的那個 bit

Flash Converter

優點：很快

缺點：沒辦法這麼多和精細

一些要 Concern 的一些東西

A/D Resolution and Accuracy

Conversion Time

Data Acquistion：可能在抽樣的時候會出問題

Application

Data Acquistion Systems

Digital Camera

Digital Cellular Telephone

Ch12 Memory Devices

基本上這一章比較像是純科普，總之整個章節就分成：名詞介紹、ROM、RAM

簡單名詞 + 概念介紹

上面那張圖是電腦的運算架構，嚴格定義 memory 的話只有 main memory 才算

General 來說，CPU 裡面的快取、 Main memory 、 Auxiliary mass storage 都算記憶體

RAM的真正意思

講到 RAM( Random-Access Memory )，如其名可以「隨機讀取」哪個地方，所需要的速度都是一樣的

而與其相對的是 SAM ( Sequential-Access Memory )

Memory 外部操作構造

Address inputs：指定你要操作的記憶體位置

Data inputs：假如要 Write 資料就要從這邊

Data ouputs：假如要 Read 資料就要從這邊

Wirte enable：要打勾才可以 Write

Memory enable：同上

Output enable：同上

Memory with Bus

要有這麼多 enable 是因為記憶體還會涉及 Bus 的操作，如下圖

ROM ( Read-Only Memories )

這兩張圖，左邊是 Block Diagram，右邊是 Architecture，當然是最原始的版本，後來改進的版本我們不談，很明顯看到是沒有 Address Input 的。

Block Diagram

Architecture

Address Decoders 看到 0100 這類的 Binary Code 的時候，會帶可愛的電子們去指定的位子

Output buffers 會再次確定 Enable 有沒有開，有的話才會輸出

ROM Timing

ROM 的種類（老人講古）

酷酷的成本圖片

Mask-Programmed ROM 同一個模子壓出來的ROM，基本上沒辦法改，不過極度便宜

Programmable ROMs (PROMs)

可以用程式寫入，但是只能寫入一次，因為原理是熔斷技術（出場全部是１，可以把１變成０，但是不能把０變成１）

Erasable Programmable ROM (EPROM)

反正就魔法，不過要用紫外線才可以重製，有點麻煩

Electrically Erasable PROM (EEPROM)

更方便的魔法，不用用紫外線，用電，不過現在也是比較少用，我們都使用下一位選手：Flash Memory

Flash Memory

跟上面的 EEREOM 不一樣的地方在於，Flash Memory 是一次改依整個區域，所以比較快，快如閃電（Flash Memory）

ROM 的應用

Embedded Microcontroller Program Memory

Data Transfer and Portability (USB)

Bootstrap Memory

Data Tables

Data Converter

Function Generator

Semiconductor RAM

其實應該正名叫 RWM，但全世界都叫它 RAM

Architecture

SRAM VS DRAM

SRAM和DRAM都是计算机系统中使用的随机访问存储器（RAM），但它们之间存在一些基本的区别。下面是对SRAM（静态随机访问存储器）和DRAM（动态随机访问存储器）的简单介绍和比较：

基本原理：

SRAM：SRAM使用触发器（例如双稳态触发器）来存储每个位，因此它是静态的，不需要刷新就能保持数据。

DRAM：DRAM使用一个小容量来存储每个位，但随着时间的推移，电荷会逐渐消失，所以需要定期刷新以保持数据。

性能和速度：

SRAM：由于其静态的特性，SRAM的访问速度更快，延迟更低。

DRAM：DRAM的访问速度较慢，延迟较高，主要是因为需要定期刷新。

成本和密度：

SRAM：SRAM的制造成本较高，因为每个存储单元需要更多的晶体管（通常为6个），这也导致了其存储密度较低。

DRAM：DRAM的制造成本较低，因为每个存储单元只需要一个晶体管和一个电容，从而能实现更高的存储密度。

功耗：

SRAM：SRAM的功耗相对较低，尤其是在低速操作时。

DRAM：由于需要定期刷新，DRAM的功耗相对较高。

用途：

SRAM：由于其高速和低延迟特性，SRAM通常用于缓存（如CPU的L1和L2缓存）和高速、低延迟的应用。

DRAM：由于其高密度和低成本特性，DRAM通常用于主存储器。

易用性和可靠性：

SRAM：SRAM更为简单和可靠，不容易出现错误，维护起来也更为简单。

DRAM：DRAM可能会受到环境因素（如温度和辐射）的影响，可能需要额外的错误检查和校正机制。

封装和集成：

SRAM：SRAM可以更容易地与其他逻辑电路集成在同一芯片上。

DRAM：DRAM通常需要单独的芯片，尽管也有一些集成DRAM解决方案。

综上所述，SRAM和DRAM各自适用于不同的应用场景，选择哪种类型的RAM取决于特定应用的需求和约束。